Определение расчетных нагрузок и усилий.

Грузовая площадь от перекрытий и покрытий при сетке колонн 6´ 6 метров составит: .

Сечение колонны предварительно принимаем .

Расчетная длина колонн в первом-пятом этажах принимается равной высоте этажа , для подвального этажа с учетом некоторого защемления колонны в стакане фундамента

Собственный расчетный вес колонны на один этаж:

- в первом-пятом этажах:

- в подвальном этаже:

Подсчет нормативных и расчетных нагрузок сведен в таблицу №5.

Нормативные и расчетные нагрузки на 1 м² перекрытия.

Таблица №5.

Нагрузки	Нормативная на 1м², кН/м²	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка, кН/м²
От покрытия: Постоянная От состава кровли Собственный вес железобетонной плиты Собственный вес ригеля От вентиляционных коробов и трубопроводов	2.5 2.5 0.813 0.5	1.2 1.1 1.1 1.1	3.0 2.75 0.894 0.55
Итого:	5.813	-	6.64
Временная (снеговая): В том числе кратковременная длительная	0.67 0.34 0.34	1.4 1.4 1.4	0.93 0.47 0.47
Всего от покрытия:	6.49	-	7.57
От перекрытия: Постоянная Собственный вес железобетонной плиты Собственный вес ригеля Слой утеплителя 10 мм Выравнивающий слой из бетона 15 мм Цементный пол 50 мм	2.5 0.813 0.045 0.32 1.1	1.1 1.1 1.3 1.1 1.3	2.75 0.894 0.059 0.416 1.43
Итого:	4.778	-	5.554
Временная полная: В том числе длительно действующая В том числе кратковременная	4.9 2.1	1.2 1.2	5.88 3.3
Всего от перекрытия:	11.778	-	14.734

Нагрузка от покрытия:

- нагрузка на 1 м².

Нагрузки от перекрытия:

- нагрузка на 1 м².

За расчетное сечение колонн по этажам приняты сечения в уровне стыков колонн, а для подвального этажа – в уровне отметки верха фундамента. Подсчет расчетной нагрузки на колонну сведен в таблицу №6

Таблица №6.

Этажи	Нагрузка от покрытия и перекрытия, (кН).	Собствен-ный вес колонны, (кН).	Расчетная суммарная нагрузка, (кН).
длительная	Катковре-менная	Длительная	Кратков-ременная	Полная
		16.1	20.1	263.1	20.1	283.2
		129.1	50.2	684.2	129.1	813.3
		242.1	70.3	1095.3	242.1	1337.4
		255.1	90.4	1506.4	255.1	1761.5
Подвал		468.1	104.2	1911.2	468.1	2379.3

Расчет колонны подвального этажа.

Усилия будут равны:

Сечение колонны , бетон класса В-20 с расчетным сопротивлением бетона осевому сжатию R_b=11, 5 МПа, арматура из стали класса A-III, R_sc=365 МПа, .

Предварительно вычисляем отношение .

Гибкость колонны , следовательно, необходимо учитывать прогиб колонны.

Эксцентриситет , а так же не менее .

Принимаем большее значение .

Расчетная длина колонны ,

следовательно, расчет продольной арматуры выполняем по формуле:

Задаемся процентом армирования и вычисляем

При и по таблице 2.15 (3) определяем коэффициент .

Полагая, что определяем коэффициент .

Определяем коэффициент :

Определяем требуемую площадь сечения продольной арматуры:

- коэффициент условия работы при h> 20 (см).

Для симметричного армирования принимаем 4Æ 28 с A_s=24.63 см².

Фактическая несущая способность сечения 400´ 400 мм.

- несущая способность сечений достаточна +30%.

Поперечная арматура принята Æ 8 мм класса A-III с шагом 350 мм < 20´ d=20´ 36=720 мм < h_c=40 (см).

Армирование колонны подвального этажа показано в графической части проекта.

Расчет стыка колонны.

Рассчитываем стык колонн между подвальным и первым этажом.

Колонны стыкуют сваркой торцевых стальных листов, между которыми при монтаже вставляют центрирующую прокладку толщиной 5 мм. Расчетное усилие в стыке принимаем по нагрузке первого этажа .

Из расчета на местное сжатие стык должен удовлетворять условию:

Для колонны первого этажа принимаем продольную арматуру 4Æ 28 с A_s=24.63 см².класса A-III, бетон класса В-20. Так как продольная арматура обрывается в зоне стыка, то требуется усиление концов колонн сварными поперечными сетками. Проектируем сетку из арматуры класса A-III Æ 8 мм, R_s=365 МПа, сварку торцевых листов выполняем электродами марки Э-42, R_uf=180 МПа.

Назначаем размеры центрирующей прокладки в плане.

Принимаем прокладку размером 140´ 140´ 5 мм.

Размеры торцевых листов в плане ,

толщина 14 мм.

Усилие в стыке передается через сварные швы по периметру торцевых листов и центрирующую прокладку. .

Определяем усилие , которое могут воспринять сварные швы:

, - общая площадь контакта.

- площадь контакта по периметру сварного шва торцевых листов.

Площадь контакта под центрирующей прокладкой.

Общая площадь контакта

Определяем усилия приходящиеся на центрирующую прокладку:

Вычисляем требуемую толщину сварного шва по контуру торцевых листов: , где, - как для сжатых стыков швов, выполняемых электродами марки Э-42 в конструкциях из стали марки Вст3кп.

- длинна шва, 1 (см) – учет на не провар шва по концам с каждой стороны.

Окончательно принимаем катет сварного шва равным 5 мм, что соответствует толщине центрирующей пластины.

Определяем шаг и сечение сварных сеток в торце колонны под центрирующей прокладкой. По конструктивным соображениям у торцов колонны устанавливаем 5 сеток S=80 мм. При этом шаг сеток должен быть не менее 60 мм; 80 мм> 60 мм и не более размера меньшей стороны сечения. и не более 150 мм. Сетки устанавливаются на длине 35 см, что меньше 10d=10´ 3.6=36 см, где d – диаметр продольных рабочих стержней.

Принимаем размеры ячейки сетки 50 мм, что менее сечения колонны. Принимаем предварительно сетки из стержней Æ 8 мм А-III, A_s=0.503 см², размер стороны ячейки а=5 см, число стержней в сетке n=7 шт., шаг сеток S=8 см.

Определяем коэффициент насыщенности поперечными сетками:

Вычисляем коэффициент эффективности косвенного армирования .

, где

Прочность стыка при расчете на смятие должно удовлетворять условию: , где, R_b_,_red- приведенная призменная прочность бетона.

, - площадь сечения колонны.

- условие соблюдается.

, - площадь бетона, заключенного внутри контура поперечных сеток, считая по осям крайних стержней.

Определяем прочность стыка на смятие: - условие соблюдается, прочность торца колонны достаточна.

Расчет консоли колонны.

Опирание ригеля на колонну осуществляется на железобетонную консоль. Действующая на консоль опорная реакция ригеля воспринимается бетонным сечением консоли и растянутой арматурой, расчет который приведен ниже.

Произведем расчет консоли в уровне перекрытия первого этажа.

Расчетные данные: бетон колонны класса В-20, арматура класса A-III, ширина консоли равна ширине колонны, b_c=40 (см), ширина ригеля b=30 см.

Вычисляем минимальный вылет консоли l_рм из условия смятия над концом ригеля.

С учетом зазора между торцом ригеля и гранью колонны, равным 5 см, вылет консоли .

Принимаем кратным 5 см, .

Высоту сечения консоли находим по сечению, проходящему по грани колонны. Рабочую высоту сечения определяем из условия при . .

Определяем расстояние а от точки приложения опорной реакции Q до грани колонны.

Максимальная высота h₀ составит

Минимальная высота составит

Полную высоту сечения консоли у основания принимаем 25 см,

h₀=25-3=22 см.

Находим высоту свободного конца консоли, если нижняя грань ее наклонена по углом 45⁰, .

- условие соблюдается.

Расчет армирования консоли: расчетный изгибающий момент

Определяем :

По таблице 3.1 (1) определяем .

Вычисляем требуемую площадь сечения продольной арматуры:

Принимаем 2Æ 18 мм A-III, A_s=5, 09 см².

Данную арматуру привариваем к закладным деталям консоли, на которую устанавливают, а затем крепят на сварке ригель.

При h = 40 см > 2.5 ´ а = 2.5´ 11.5=28.75 см консоль армируют наклонными хомутами по всей высоте и отогнутыми стержнями. Хомуты принимаем дву хветьевыми из стаи класса A-III Æ 8 мм, A_sw=0.385 см². Шаг хомутов консоли назначаем равным не более 150 мм и не более . Принимаем шаг S = 5 см.

7. Расчет монолитного центрально-нагруженного фундамента.

В курсовом проекте подлежит расчету железобетонный фундамент под колонну среднего ряда. Бетон фундамента класса В-20, арматура нижней сетки из стали класса A-III, конструктивная арматура A-III. Условное расчетное сопротивление основания R₀=1.5МПа. Средний удельный вес материала фундамента и грунта на его уступах .

Расчетные характеристики материалов:

Для бетона класса В-20, R_b=11.5 МПа, R_bt=0.9 МПа, .

Для арматуры класса A-III R_s=365 МПа.

Расчетная нагрузка на фундамент от колонны подвального этажа с учетом , N₁=2260 кН.

Сечение колонны 40´ 40 см.

Определяем нормативную нагрузку на фундамент: , где - коэффициент надежности по нагрузке.

Определяем требуемую площадь подушки фундамента:

Размеры стороны квадратного в плане фундамента:

Принимаем размер подошвы фундамента 2.7´ 2.7 м, кратно 300 мм с A_f= 7.29 м².

Вычисляем наименьшую высоту фундамента из условия продавливания его колонной по поверхности пирамиды при действии расчетной нагрузки, используя нижеприведенную формулу:

, где - напряжение в основании фундамента от расчетной нагрузки.

, следовательно,

Полная минимальная высота фундамента составит

, где a_b=4 см - толщина защитного слоя бетона.

Определяем высоту фундамента из условия заделки колонны в зависимости от размеров ее сечения:

Из конструктивных соображений, учитывая необходимость надежно закрепить стержни продольной арматуры при жесткой заделке колонны в фундаменте, высоту фундамента рекомендуется принять равной не менее: , где,

- глубина стакана фундамента, равная ,

- диаметр продольных стержней колонны

- зазор между торцом колонны и дном стакана фундамента.

Окончательно принимаем высоту фундамента , число ступеней – три. Высоту ступеней принимаем из условия обеспечения бетоном достаточной прочности по поперечной силе без поперечного армирования в наклонном сечении. Расчетные сечения 3-3 по грани колонны, 2-2 по грани верхней ступени, 1-1 по нижней границе пирамиды продавливания. Вычисляем минимальную рабочую высоту первой снизу ступени:

. Конструктивно принимаем h₁= 40 см.

Осуществляем проверку соответствия рабочей высоты нижней ступени фундамента условию прочности по поперечной силе без поперечного армирования в наклонном сечении, начинающегося в сечении 1-1. Вычисляем значение поперечной силы на 1 м ширины указанного сечения.

Определяем минимальное поперечное усилие Q_b, воспринимаемое бетоном: , где,

- для тяжелого бетона;

- для плит сплошного сечения;

- так как отсутствуют продольные силы.

Так как , то условие прочности соблюдается. Размеры остальных ступеней фундамента принимаем так, чтобы внутренние грани ступеней не пересекали прямую, проведенную под углом 45⁰ к грани колонны на отметке верха фундамента.

Проверим прочность фундамента на продавливание по поверхности пирамиды, ограниченной плоскостями, проведенными под углом 45⁰ к боковым граням колонны.

, где ; - площадь основания пирамиды продавливания при квадратных в плане колонне и фундаменте.

при , среднее арифметическое между периметрами верхнего и нижнего основания пирамиды продавливания в пределах полной высоты фундамента h₀.

условие выполняется.

При подсчете арматуры для фундамента за расчетные принимают изгибающие моменты, соответствующие расположению уступов фундамента, как для консоли с защемленным концом.

Вычисляем необходимую площадь арматуры в разных сечениях фундамента в одном направлении.

Принимаем нестандартную сетку из арматуры диаметром 18Æ 12 мм A-III с ячейками 15´ 15 см с A_s=20.36 см² в одном направлении.

Определяем процент армирования.

Полученный результат больше , установленный нормами.

Верхнюю ступень армируют конструктивно горизонтальной сеткой из арматуры Æ 8 мм класса А-III, устанавливаемые через 150 (мм) по высоте, расположение сеток фиксируют вертикальными стержнями Æ 8 мм класса А-III.

Список используемой литературы

Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции: Общий курс: Учебник для вузов.-5 изд, перераб. и доп.- М.: Стройиздат, 1991-767 стр.: ил.

Заикин А. И., Проектирование железобетонных конструкций многоэтажных промышленных зданий: Учеб. пособие. М.: АСВ, 2002. – 192 с.

Мандриков А.П., Примеры расчета железобетонных конструкций: учебное пособие для техникумов. – 2-е изд. перераб. и доп. – М. Стройиздат, 1989. – 506 стр.

4. СНиП –2.03.01.84. Бетонные и железобетонные конструкции. М.: Стройиздат, 1989г.

⇐ Предыдущая 1 2 3 45